自由面槽道湍流的直接數(shù)值模擬和大渦模擬研究.pdf

1、中國科學技術(shù)大學碩士學位論文自由面槽道湍流的直接數(shù)值模擬和大渦模擬研究姓名：鄒立勇申請學位級別：碩士專業(yè)：流體力學指導教師：陸夕云;莊禮賢20040601壘里! ! 墜蘭! 一一 A B S T R A C TI nt h i st h e s i s ，t u r b u l e n tc h a n n e l f l o w s a r ei n v e s t i g a t e db yu s e o f d i r e c

2、tn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ( D N S ) a n dl a r g ee d d ys i m u l a t i o n ( L E S ) c o u p l e dw i t hd y n a m i cs u b g r i d 。s c a I e ( S G S 】m o d e l ．S e v e r a lt y p i c a lp r o b l e m sa

3、r es t u d i e da n d i n c l u d eL E S o f p u l s a t i n gt u r b u l e n t o p e n c h a n n e lf l o w ，D N S o f n o r m a l - r o t a t i n g t u r b u l e n t o p e n c h a n n e lf l o wa n dp a r a l l e lc o

4、m p u t a t i o n o f p u r es h e a r t u r b u l e n tc h a n n e l f l o w ．B a s e d o n t h eL E S o f p u l s a t i n gt u r b u l e n to p e nc h a n n e lf l o w ，i ti sf o u n d t h a tt h ep e n e t r a t i o n

5、l e n g t hb e c o m e s d e e p e rf o rs m a l l e ro s c i l l a t i n gf r e q u e n c y ；p u l s a t i n ge f f e c th a s a s i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nt h e f l o wb e h a v i o r s ．N e a rt h eb o a

6、 o m w a l l ，t h es t r e a ks t r u c t u r e sa r es w e p t d o w n w a r d a l o n g t h e s t r e a m w i s ed i r e c t i o nd u r i n g t h ea c c e l e r a t i o nD h a s e s a n d r e c o v e r e da r o u n d t

7、 h ee n d o f t h ed e c e l e r a t i o np h a s e ．T u r b u l e n c ei n t e n s i t i e se x h i b i ta s t r o n ga n i s o t r o p yn e a rt h ef r e es u r f a c e ，e s p e c i a l l yi nt h ed e c e l e r a t i o

8、 n p h a s e ，a n d t h ev e r t i c a lt u r b u l e n c ee n e r g y i st r a n s f e r r e d i n t ot h es p a n w i s e a n d t h es t r e a m w l s ed i r e c t i o n ．T h e s u r f a c er e n e w a le v e n t sa n

9、ds p l a t t i n g ，a n t i —s p a l t t i n ge f f e c t a r e c l o s e l yc o r r e l a t e dw i t ht h e b u r s t i n gp r o c e s s e s n e a r t h eb o t t o m w a l l ．I nt h en o r m a l ．r o t a t i n gt u r b

10、u l e n t o p e n c h a n n e lf l o w ，e x t r as h e a rs t r e s si sp r o d u c e di nt h e c h a n n e lw a l l b yt h e n o n ．z e r os p a n w i s em e a nf l o wd u et o t h eC o r i o l i sf o r c e ．W h e n t h

11、 er o t a t i o nn u m b e ri n c r e a s e s ，t h em e a n s p a n w i s ev e l o c i t yf i r s t l yi n c r e a s e sa n dt h e nd e c r e a s e s ，w h i l e t h es t r e a m w i s e m e a nv e l o c i t y d e c r e a

12、 s e sm o n o t o n o u s l y ·F o rd i f f e r e n tr o t a t i o n n u m b e r s ，t h ec h a n g e so f s h e a r s t r e n g t ho f m e a nf l o wa l o n gd r i v i n gp r e s s u r e g r a d i e n t d i r e c t

13、i o n a n dt h es p a n w i s e d i r e c t i o n r e s u l t i n t h e v a r i a t i o n s o ft u r b u l e n c e i n t e n s i t i e s a n d R e y n o l d s s t r e s s ．M e a n w h i l e ，i t p r o v i d e s t h e i n

14、 d i r e c ti n f l u e n c e o n m e m e a n v o r t i c i t ya n d v o r t i c i t y f l u c t u a t i o n s ，f l o w s t r u c t u r e s ，a n dc o n t r i b u t i o n so f e a c ht e r m i nt h e t r a n s p o r te q

15、u a t i o n s o f R e y n o l d s s t r e s s e s ．F i n a l l v ，t h ep a r a l l e l c o m p u t a t i o no fp u r es h e a rc h a n n e lf l o w i s p e r f o r m e d ·Ap a r a l l e l c o d e i s i m p l e m e n

16、 t e db yu s eo f t h e s o f t w a r eF F T W w h e ns u b d o m a i n s a r ed e c o m p o s e da l o n gt h e s t r e a m w i s e d i r e c t i o n ．T h e s p e e d - u p a n de f f i c i e n c y o ft h ep a r r a l l

17、 e l c o d e a r em e a s u r e d ，a n dt h e a p p r o a c ht o i m p r o v et h ep a r a l l e l e f f i c i e n c y i sd i s c u s s e d a n d a n a l y z e d ．t u r b u l e n to p e n c h a n n e l f l o wr o t a t i